Разработка блока питания (150725)

Посмотреть архив целиком

Содержание


Введение

1. Разработка блока питания для электронного устройства

1.1 Расчёт выпрямителей переменного тока и сглаживающих фильтров

1.2 Расчёт силового трансформатора

2. Структурное проектирование логической схемы в интегральном исполнении по заданной логической функции

Заключение

Литература




Введение


Одним из важнейших направлений развития научно-технического прогресса в настоящее время является развитие электроники. Достижения электроники влияют на развитие общества.

Современная электроника характеризуется сложностью и многообразием решаемых задач, высоким быстродействием и надёжностью.

Электронные устройства применяются во многих отраслях промышленности, транспорта, связи, а также в быту. Наиболее часто применяемыми электронными устройствами являются такие, как автоматическое технологическое оборудование, радио- и TV аппаратура, персональный компьютер, микропрцессоры, усилители сигналов, счётчики, интегральные микросхемы и т.д.

Для питания большинства радиотехнических и электронных устройств требуется выпрямленное напряжение с заданными параметрами. Для того, чтобы получить необходимое напряжение на нагрузке, его сначала надо преобразовать с помощью трансформатора. Далее преобразованное напряжение необходимо выпрямить при помощи выпрямителя собранного на вентилях. Для выпрямителей, предназначенных для питания различных радиотехнических и электронных устройств, допустимый коэффициент пульсации напряжения на нагрузке не должен превышать определённую величину. Наличие пульсаций выпрямленного напряжения ухудшает работу потребителей, питаемых выпрямленным напряжением, поэтому в большинстве случаев выпрямители содержат сглаживающие фильтры.




1. Разработка блока питания для электронного устройства


1.1 Расчёт выпрямителя переменного тока


a) Для схемы однофазного двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом

Действующее значение напряжения каждой полуобмотки W2 трансформатора:


U21 = U211 = 1.11· Ud = 1.11 · 12 = 13.32 В


Действующее значение тока, протекающего по обмотке W2 трансформатора:


I21 = I211 = 0.7· Id = 0.7 · 0.5 = 0.3535 А


Амплитудное значение напряжения на вентиле, находящемся в непроводящем состояний:


Uam=3.14 · Ud = 3.14 · 12 = 37.68 В


Среднее значение тока вентиля:


Ia = 0.5 · Id = 0.5 · 0.5 = 0.25 А


Амплитудное значение тока проводящего вентиля:


Iam=1 · Id = 1 · 0.5 = 0.5 А


По полученным данным в качестве вентилей для цепи 1 выбираем два диода Д226Е с параметрами Uam = 100 В; Ia = 300 мА; Iam = 2.5 А

Сделаем проверку выбранных вентилей на соответствие параметрам выпрямителя:


Uam = 100 В > 37.68 В; Ia = 300 мА > 250 мА; Iam = 2.5 А > 0.5 А


Вентили соответствуют параметрам выпрямителя.

Для выбора схемы и количества звеньев сглаживающего фильтра определяем его коэффициент сглаживания:

q1 0.667

S = – = – = 133.4 > 100, следовательно нужен многозвенный

q2 0.005 фильтр

1.3.8 Коэффициент сглаживания каждого звена фильтра:


S1 = S2 = √S = √133.4 = 11.55 < 100


Ёмкость конденсатора C1, входящего в состав первого звена фильтра, рассчитывается по методике для выпрямителя, работающего на активно – ёмкостную нагрузку:

H


C1= –

q1 0.667 q22 · rц


где: q22 = – = – = 0.0577

S1 11.55

Uн 12

rц = 0.1 · Rн = 0.1 · – = 0.1 · – = 2.4 Ом – сопротивление фазы выпрямителя

Iн 0.5

– для нахождения коэффициента Н определяем расчётный коэффициент А:


р · rц 3.14 · 2.4

A = – = – = 0.157

m · Rн 2 · 24


m = 2 – число пульсаций тока за период сетевого напряжения в нагрузке

По графику Н = f (А): H = 260

H 260


C1= – = – = 1877.53 мкФ

q22 · rц 0.577 · 2.4


По ёмкости С1 и напряжению Uн выбираем конденсатор: К50 – 3

Сном = 2000 мкФ; Uном = 12 В

Определяем параметры второго звена сглаживающего фильтра:


10 · (S2 + 1) 10 · (11.55 + 1)

LC = – = – = 31.375 Гп · мкФ

m2 4


Принимаем конденсаторы типа К50 – 3: Сном = 2000 мкФ; Uном = 12 В


LC2 31.375

Тогда, L = – = – = 0.314 Гн

C2 10


б) Для схемы однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя

Для выбора схемы и количества звеньев сглаживающего фильтра определяем его коэффициент сглаживания:


q1 0.667

S = – = – = 0.89 < 100

q2 0.75


Для данной схемы применим С – фильтр

Определяем коэффициент А:


р · rц 3.14 · 4.8

A = – = – = 0.157

m · Rн 2 · 48


Для нахождения сопротивления нагрузки используем выражение:


Uн 24

Rн = – = – = 48 Ом

Iн 0.5


Сопротивление фазы выпрямителя:

rц = 0.1 · Rн = 0.1 · 48 = 4.8 Ом – сопротивление фазы выпрямителя

m = 2 – число пульсаций тока за период сетевого напряжения в нагрузке

Из графиков зависимостей В = f(A); D = f(A); F = f(A); H = f(A) находим вспомогательные коэффициенты В = 0.45; D = 2.35; F = 7.2; H = 260


ЭДС обмотки трансформатора Е3 = B · Ud = B · Uн = 0.95 · 24 = 22.8 В

Максимальное обратное напряжение на вентиле, находящемся в непроводящем состоянии:


Uобрm= 2√2 · Е3 = 2√2 · 22.8 = 64.488 В


Среднее значение тока вентиля:


Id Iн 0.5

Ia = – = – = – = 0.25 А

2 2 2


Максимальный (амплитудный) ток вентиля:


Iam = F · Ia = 7.2 · 0.25 = 1.8 А


Действующее значение тока вторичной трансформатора:


I3 = D · Ia = 2.35 · 0.25 = 0.588 А


1.3.20 По полученным данным в качестве вентилей выбираем диоды Д226Е с параметрами:

Uam = 100 В > 64.488 В; Ia = 300 мА > 250 мА; Iперегр = 2.5 А > 1.8 А Вентили соответствуют параметрам выпрямителя.

Ёмкость конденсатора фильтра находим из выражения:


H 260

C = – = – = 72.22 мкФ

Q2 · rц 0.75 · 4.8


Принимаем стандартный оксидный (электролитический) конденсатор К50 – 3

Сном = 100 мкФ; Uном = 100 В


1.2 Расчёт силового трансформатора


Согласно исходных требований и расчёта выпрямителя расчёт трансформатора производим по следующим данным:


U2 = 13.32 В; I2 = 0.5 А; U3 = 22.8 В; I3 = 0.5 А; U4 = 220 В; I4 = 0.45 А

U5 = 10 В; I5 = 1 А


Напряжение сети: U1 = 220 В; fс = 50 Гц

Определяем габаритную мощность вторичных обмоток Sг2 и суммарную габаритную мощность Sг трансформатора с учётом выбранной схемы выпрямителя и использования остальных обмоток:


Sг2 = 1.7 · U2I2 · U3I3 · U4I4 · U5I5 = 1.7 · 13.32·0.5 · 22.8·0.5 · 220·0.45 · 10·1 = 131.722 В·А


Суммарная габаритная мощность трансформатора с учётом его КПД (з = 0.88):


Sг2 131.722

Sг = – = – = 149.684 В·А

З 0.88


По нонограмме мощности Sг = 149.684 В·А соответствует сердечник с площадью поперечного сечения Qс = 15.5 см2

Так как трансформатор малой мощности, то выберем обмоточный провод марки ПЭВ – провод с изоляцией лаком винифлекс

Пользуясь нонограммой, для сечения проводника Qс = 15.5 см2 и наклонной линией, построенной для использования обмоточного провода ПЭВ, определяем необходимую площадь окна магнитопровода, которая составит Qо = 12 см2

В результате расчётов принимаем стандартный магнитопровод Ш – 32 с параметрами

Qс = 19.0 см2; Qо = 25.6 см2

Для выбора диаметра провода первичной (сетевой) обмотки, определяем ток в этой обмотке: Sг2 Sг 149.684


I1 = – = – = – = 0.68

U1 · з U1 220


Учитывая габаритную мощность трансформатора Sг = 149.684 В·А и принимая сердечник выполненным из штампованных пластин получаем магнитную индукцию в сердечнике (в стали) трансформатора Bс = 1.1 Тл

По нонограмме для магнитной индукции Bс = 1.1 Тл и сечения сердечника Qс = 25.6 см2 определяем число витков на 1 В напряжения для всех обмоток (W/1B), равное 2.8 Вит/1В, и определяем число витков в каждой обмотке из соотношения:


W

Wi = Ui · – · K

1B

Ui – напряжение соответствующей обмотки


K – коэффициент, учитывающий падение напряжения на активном сопротивлении вторичных обмоток (К = 1.05…1.1)

С учётом компенсации падения напряжения на активном сопротивлении обмотки число витков вторичных обмоток увеличивают на 5%. Тогда:

W1 = 220 · 2.8 · 1.05 = 647 Вит

W2 = 13.32 · 2 · 2.8 · 1.05 =78.3 Вит

W3 = 22.8 · 2.8 · 1.05 = 67 Вит

W4 = 220 · 2.8 · 1.05 = 647 Вит

W5 = 10 · 2.8 ·1.05 = 29.4 Вит

Определяем диаметр обмоточных проводов в обмотках трансформатора. Для мощности трансформатора Sг = 149.684 В·А рекомендуемая плотность тока составляет д = 2 А/мм2.

Тогда по таблице определяем:

1) для первичной обмотки: для I1 = 0.68 А d1 = 0.748 А/мм2

2) для вторичных обмоток: для I1 = 0.5 А d1 = 0.405 А/мм2

для I1 = 0.5 А d1 = 0.405 А/мм2

для I1 = 0.45 А d1 = 0.348 А/мм2

для I1 = 1 А d1 = 1.57 А/мм2

1.4.8 Проверяем возможность размещения обмоток в окне сердечника. Определяем площадь g, занимаемую каждой обмоткой в окне сердечника.

Для первичной обмотки:

W1 = 647 витков, d1 = 0.748 А/мм2 в 1 мм2 уместится 1.72 витка

647

Общая площадь: g1 = – = 3.762 см2

1.72 · 100

Для обмотки W2:

W2 = 78.3 витков, d1 = 0.405 А/мм2 в 1 мм2 уместится 6.1 витка

78.3

Общая площадь: g2 = – = 0.128 см2

6.1· 100

Для обмотки W3:

W3 = 67 витков, d1 = 0.405 А/мм2 в 1 мм2 уместится 6.1 витка


Случайные файлы

Файл
РПЗ.docx
186890.rtf
27789.rtf
182467.rtf
33479.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.